Составные части смартфона: Из чего состоит смартфон | Losst – Разбираем смартфон | Журнал Популярная Механика

Содержание

Из чего состоит смартфон | Losst

Каждый смартфон состоит из множества сложных компонентов и вы не всегда будете думать о них перед выбором модели аппарата. Но, тем не менее, важно знать какие аппаратные средства помогают вашему смартфону функционировать.

В этой статье мы разберем основные части того, что стало одним из самых важных электронных устройств на рынке. Рассмотрим из чего состоит смартфон и для чего нужен тот или иной компонент. Сейчас существует множество различных моделей смартфонов, разных конструкций, с разными характеристиками, временем автономной работы и так далее. Но если вы разбираетесь в аппаратной начинке смартфона, то выбрать нужную модель будет намного проще.

Содержание статьи:

Из чего состоит смартфон

1. Дисплей

Один из самых очевидных компонентов смартфона - это его экран. Все что вы видите на экране обрабатывается и контролируется внутренними компонентами. Сейчас существуют две технологии изготовления дисплеев:

  • Жидкокристаллические экраны, они изготовляются по технологии IPS или TFT;
  • Светодиодные экраны, изготовленные по технологии AMOLED или Super AMOLED.

Жидкокристаллический дисплей использует подсветку для получения изображения. Белый свет проходит сквозь фильтры и благодаря возможности управления свойствами кристаллов вы можете видеть разные цвета. Свет не создается самим экраном, он создается источником света за ним.

Светодиодный экран работает по-другому. Каждый пиксель, который вы видите на экране - это отдельный светодиод. Здесь сам экран создает яркие и красочные цвета. Преимущество Super AMOLED по сравнению с IPS в том, что когда пиксель выключен вы будете видеть черный цвет, он не использует батарею. Поэтому смартфоны с AMOLED более эффективны для автономной работы. Но экраны AMOLED дороже чем IPS, поэтому смартфон с таким дисплеем будет стоить значительно дороже.

2. Аккумулятор

В смартфонах обычно используются литий-ионные аккумуляторы, они могут быть съемными или не съемными. Благодаря этой технологии вам не понадобиться калибровка или тестирование аккумулятора, как при использовании батарей на основе никеля. Тем не менее у этих аккумуляторов есть множество своих проблем.

3. System-on-a-Chip (SoC)

SoC или материнская плата с процессором - это самый важный компонент вашего смартфона. Некоторые пользователи могут думать, что это процессор устройства, но это нечто большее. SoC включает в себя не только процессор, но и графический процессор, LTE-модем, контроллер экрана, беспроводные адаптеры и другие блоки кремния, которые заставляют телефон работать.

Существуют смартфоны, использующие SoC от Qualcomm, MediaTek, Samsung, собственные чипы компании Krirn, Apple, но все они используют одну и ту же архитектуру - ARM. ARM не только производит процессоры, но и лицензирует их архитектуру для других компаний, поэтому все могут использовать одну технологию для создания современных и мощных SoC.

Некоторые компании выпускают свои архитектурные линейки, которые совместимы с ARM и могут использоваться в смартфонах. Примером могут служить наборы микросхем Apple, работающие на процессорах Cyclone или процессоры Qualcomm Kryo. SoC - это основные компоненты из чего состоит смартфон.

4. Внутренняя и оперативная память

Ни один смартфон не сможет работать без оперативной памяти и системного хранилища. Большинство устройств используют оперативную память LPDDR3 или LPDDR4, а некоторые высококлассные модели поставляются с LPDDR4X. Сочетание LP означает Low Power, напряжение питания этих микросхем снижено, а это делает их более эффективными в плане потребления энергии.

LPDDR4 более эффективен чем LPDDR3, а LPDDR4X эффективнее и экономичнее обоих. Также есть еще более аффективная память - LPDDR5.

Что касается внутреннего хранилища, то здесь применяется флеш память от 32 до 256 Гб. Требования пользователей постоянно растут и в соответствии с ними будут расти объемы. Когда вы включите телефон, то увидите что размер накопителя меньше чем заявлен. Например, сказано что накопитель на 64 Гб, а для записи доступно 53-55 Гб. Эта память занята операционной системой и приложениями.

5. Модемы

Поскольку смартфоны - это все еще телефоны, им нужны коммуникационные компоненты для приема и совершения звонков, отправки текстовых сообщений и связи с сетью интернет. Именно для этого используются модемы. У каждого производителя SoC есть свой бренд модемов, это Qualcomm, Samsung, Huawei и другие.

Каждый из производителей пытается выпустить самый быстрый LTE-чип. На данный момент самый быстрый 9-LTE чип, но его нет смысла брать, если ваша сотовая сеть не поддерживает такую скорость.

6. Камера

У всех смартфонов есть фронтальная и передняя камеры. Камеры состоят из трех основных частей:

  • Сенсор - обнаруживает свет;
  • Линза - концентрирует изображение;
  • Процессор изображений.

Количество мегапикселей камеры смартфона по-прежнему остаются очень важным критерием, но теперь это имеет намного меньшее значение. Сейчас основным ограничивающим фактором становится сенсор камеры, а также его чувствительность когда через него проходит свет.

Сенсор может вести себя по-разному в каждом смартфоне, поэтому фото или видео будет иметь разный контраст, оттенки, насыщенность по сравнению с другими смартфонами. Поскольку смартфоны имеют небольшой размер сенсора, они, как правило, плохо работают в условиях слабого освещения.

7. Датчики

В большинство современных смартфонов встроено пять основных датчиков которые позволят использовать смартфон более удобно. Вот они:

  • Акселерометр - используется приложениями для определения ориентации устройства и его движений. Например, позволяет использовать встряхивание смартфона для переключения музыки;
  • Гироскоп - работает с акселерометром, чтобы обнаружить  вращения вашего телефона. Полезно для игр в гонки;
  • Цифровой компас - помогает найти Север для нормальной ориентации на картах;
  • Датчик освещенности - этот датчик позволяет автоматически устанавливать яркость экрана в зависимости от окружающего света и помогает увеличить время автономной работы.
  • Датчик приближения - во время разговора если устройство приближается к вашему уху, этот датчик автоматически блокирует экран чтобы предотвратить нежелательные касания.

Это были все основные элементы смартфона, в различных моделях могут быть и другие датчики, например, датчик пульса, давления и температуры, но они встречаются намного реже.

Выводы

Мы рассмотрели из чего состоит смартфон. Теперь, когда у вас больше информации о сложных компонентах, из которых состоит каждый смартфон, вы можете выбирать вашу будущую покупку сравнивая характеристики различных компонентов. Так вы выберите лучшее устройство, которое будет полностью отвечать вашим потребностям.

Источник: fossbytes.com

Разбираем смартфон | Журнал Популярная Механика

Сегодня смартфон есть практически у каждого человека. Но мало кто видел, как он устроен внутри. «Популярная механика» позаботилась об этом: чтобы вам не пришлось разбирать собственный аппарат (и покупать новый после безуспешных попыток вновь его собрать), мы разобрали один из современных смартфонов — Lenovo S90.

В детстве, прочитав повесть «Старик Хоттабыч», я был особенно впечатлен, как Хоттабыч щелчком пальцев левой руки создает телефон «из цельного куска самого отборного черного мрамора». Правда, у этого телефона был один недостаток — он не работал: «В таком случае понятно, почему этот телефон не действует, — сказал Волька. — Ты сделал только макет телефона, без всего, что полагается внутри. А внутри аппарата как раз самое главное». Именно тогда меня заинтересовал вопрос, что же находится внутри телефона. Один такой телефон — правда, не из мрамора, а из бакелита — стоял у родителей на столе, и я, движимый любопытством, разобрал его. После сборки у меня осталось множество лишних деталей, а родителям пришлось покупать новый телефон.

Технические характеристики: Технические характеристики: Процессор: 64-разрядный процессор Qualcomm Snapdragon MSM8916 с частотой 1,2 ГГц // Операционная система: Android KitKat 4.4 // Оперативная память: 2 Гб // Встроенная память: 32 Гб // Дисплей: 5-дюймовый (1280 x 720) HD Super AMOLED со стеклом Gorilla Glass 3 // Камеры: задняя 13 Мп с сенсором PureCel и функцией оптической стабилизации изображения, фронтальная камера 8 Мп со светодиодной вспышкой // Звук: 1 динамик, стереовыход 3,5 мм // Поддерживаемые стандарты коммуникации: LTE (4G), FDD Band 1,3,7,20; DL 150Mbps / UL 50Mbps, WLAN: WiFi 802.11 b/g/n/ac // Аккумулятор: 2300 мАч (литий-полимерный), несъемный // Количество SIM-карт: 2 micro-SIM // Цвета: платиновый, золотой, серый графит // Габариты (Ш x Д x В): 146 x 71,7 x 6,9 мм Масса: 129 г.

За прошедшие с того времени три с лишним десятка лет техника существенно изменилась. Внутри Lenovo S90 вы не увидите того, что увидел я: ни угольных микрофонов, ни магнитов с проволочными катушками и картонными диффузорами динамиков, ни диска импульсного набора номера с шестеренками, пружиной и разрезным маховиком центробежного регулятора скорости вращения. В современном смартфоне вообще не так уж много деталей, на которые можно его разобрать, — они скомпонованы в достаточно крупные неразборные узлы, и детали упакованы внутрь корпуса чрезвычайно компактно. Разобрать, а потом собрать самостоятельно свой смартфон не всегда возможно. Так что «Популярная механика» сделала это за вас.

Фото

1. Задняя крышка из анодированного алюминия может быть выполнена в трех цветовых вариантах: платиновый, золотой, серый графит. На матовом покрытии корпуса не видны отпечатки пальцев, так что корпус всегда выглядит чистым.

2. Рамка увеличивает жесткость корпуса. Также на ней размещается часть элементов конструкции. 3. Super AMOLED дисплей, покрытый защитным стеклом Gorilla Glass

10 смартфонов дешевле 10 тысяч: подарок для каждого

3. Емкостной сенсор прикосновений (тачскрин) интегрирован в дисплей. Также виден шлейф для подключения к материнской плате.

4. Материнская (основная) плата с процессором, графическим ускорителем и памятью. На плате расположены разъемы для подключения дисплея, боковых кнопок включения и громкости, основной камеры, фронтальной камеры, батареи и коаксиального антенного кабеля. Межплатный разъем находится на обратной стороне платы.

5. Полифонический динамик

6. Антенный усилитель

7. Основная камера. Вспышка для нее расположена на материнской плате.

8. Передняя (фронтальная) камера с интегрированной системой оптической стабилизации изображения.

9. Плата с разъемами для подключения зарядного устройства и межплатного шлейфа. Круглая «таблетка» на проводе — микромотор с эксцентриком для вибровызова и тактильной обратной связи при нажатии клавиш.

10. Разговорный динамик.

11, 13. Крепления.

12. Светодиодная вспышка передней камеры.

14. Литий-полимерная батарея.

15. Лоток для двух SIM-карт.

16. Антенна.

17. Шлейф кнопок громкости и включения.

18. Межплатный шлейф.

19. Антенный кабель.

20. Винтики для крепежа.

Статья «Внутри маленькой трубочки» опубликована в журнале «Популярная механика» (№8, Август 2015).

Устройство смартфона

Современный смартфон представляет собой сложное многофункциональное мобильное устройство, которое буквально за несколько десятилетий прошло тернистый путь от простенького, но увесистого моноблока с антенной до ультратонкого девайса с огромным экраном. Из предмета роскоши смартфон быстро трансформировался в предмет повседневного пользования, доступный даже ребенку.  Обширный функционал, большое количество инструментов и приложения-помощники облегчают нашу жизнь и с помощью своего смартфона сегодня легко сделать фото, снять видео, слушать музыку, используя усовершенствованные плееры, пользоваться органайзерами, электронной почтой и выполнять массу других не менее полезных и интересных функций. И, казалось бы, спроси любого пользователя о начинке его девайса, и он с легкостью перечислит все то, что использует в телефоне (к примеру, в смартфоне бренда Хайскрин), и никто не догадается заглянуть глубже: под крышку смартфона и посмотреть - каково же устройство смартфона изнутри?

ОСНОВНЫЕ ДЕТАЛИ СМАРТФОНА

1.       Электронная плата

Или материнская плата. Ее называют основой смартфона, так как именно она отвечает за выполнение его основных функций. Так же, как на стационарном компьютере или любом другом современном электронном устройстве, материнская плата выступает основной деталью всего аппарата. В мобильных устройствах плата представлена как сравнительно небольшая пластина, которая размещена по всему периметру телефона, учитывая площади, отведенные под батарею и экран. Все комплектующие смартфона, интерфейсы, модули, детали крепятся к плате. Благодаря работе электронной платы все элементы устройства работают в нормальном режиме и могут беспрепятственно функционировать между собой. Именно поэтому электронная плата является самой дорогой во всех устройствах.

2.       Процессор

 Процессор занимает не менее значимое по важности место в работе мобильного устройства. Главная его задача лежит в обработке передаваемых данных. Можно сказать, что процессор – это «двигатель» смартфона, главная вычислительная мощность, он отвечает за быстродействие телефона, его адекватную работу, возможность одновременного выполнения нескольких опций так, чтобы при этом операция не отразилась негативным образом на быстродействии.

3.      Оперативная память

Ни одно устройство смартфона не обходится без оперативной памяти и модуля постоянной памяти. Это такая же важная деталь для девайса, как и материнская плата, и процессор. Без оперативной памяти смартфон просто не будет работать, так как до того момента, как информация попадает на обработку, она должна быть перемещена из постоянной памяти в оперативную. Не следует преуменьшать и важность постоянной (или временной) памяти – если в устройстве ее нет, то аппарат попросту не сможет обрабатывать данные, передавать их на дисплей и т.д. Все программные компоненты сосредоточены на внутренней памяти, которая может иметь расширение в виде специального слота для карты памяти, объем ее зачастую в несколько раз превышает размер встроенной памяти.

4.       Комплектующие или детали корпуса

К ним относится, как правило, клавиатурный блок и, в зависимости от рассматриваемой модели смартфона, моноблок (в устаревших вариантах: слайдер, флип и т.д.)

5.       Дисплей

Его задача заключается в передаче визуальной информации и ориентирования в программном обеспечении. Современные смартфоны сегодня оснащаются очень качественными дисплеями при максимально возможных минимальных размерах, по параметрам разрешения не уступающим большим двадцатидюймовым мониторам привычных ПК. Существует дисплеи, которые: подключаются к материнской плате и дисплеи или припаиваются непосредственно к корпусу. К слову сказать, дисплей является одной из самых дорогих по цене составляющих любого смартфона.

6.       Аккумулятор

Источник питания смартфона, позволяющий длительный период времени мобильному устройству работать в автономном режиме без подключения к электросети. Сегодня телефоны оснащаются литий-ионными или литий- полимерными батареями. Также, встречаются съемные аккумуляторы и встроенные.

7.       Камера

Как правило, размещается в верхней части смартфона. Вверху камеры располагается блок линз, который мы и называем камерой. Главная деталь фотокамеры - матрица, которая крепится к нижней части устройства камеры и закрыта специальной защитной крышкой.

ВТОРОСТЕПЕННЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ СМАРТФОНА

1. Динамики, микрофоны и разъем для наушников. Несмотря на то, что данные модули причисляют к второстепенным по важности составляющим, их работа – качественный звук и его воспроизведение играют важную роль в работе телефона. Устройство смартфона современного образца может включать порядка 3-х микрофонов: для разговоров, для записывания звуков на диктофон и для шумопонижения в момент телефонного разговора.

2. Шлейф. С его помощью соединяют подвижные части в мобильных устройствах. В защищенных смартфонах данной детали уделяется особое внимание.

3. Вибромотор. Отвечает за такую привычную всем вибрацию в смартфоне.

4. Антенна. Модуль, отвечающий за передачу сигнала радиостанций. Представлен в виде штырька или пластины внутри корпуса телефона.

В заключение необходимо подчеркнуть, что многофункциональность смартфона, возможность использования его инструментов и приложений – это всего лишь верхушка айсберга в устройстве смартфона. Современное мобильное устройство представляет собой достаточно непростой, с точки зрения электроники и электротехники, аппарат, который, несмотря на очень компактные размеры, объединяет в себе мощный функционал и неплохой потенциал для развития.


Официальный интернет-магазин телефонов Highscreen

Каталог смартфонов Хайскрин

Как это устроено. Внутренняя компоновка — android.mobile-review.com

12 февраля 2018

Макс Любин

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Привет. Сегодня мы продолжим исследовать внутренности мобильных устройств, в частности, смартфонов. В сегодняшнем материале речь пойдет про особенности компоновки элементов внутри смартфона, а также организацию внутреннего пространства у различных производителей. Это будет не исчерпывающая информация, а мое субъективное мнение, с которым вы вольны не соглашаться.

Только начав заниматься ремонтом мобильных телефонов, набираясь опыта, столкнулся с тем, что разные производители по-разному используют внутреннее пространство и по-разному распределяют платы, шлейфы, крепления внутри аппаратов. На данный момент выделил для себя пять основных видов внутренней компоновки устройств.

Китайцы, или «всё на соплях».

Вариант компоновки, применяемый в недорогих китайских устройствах, для которого характерно массовое использование проводов, шлейфов, а также островное расположение элементов. Плюсом такого расположения является простота замены отдельных компонентов без необходимости пайки. Минус – невысокая жесткость конструкции ввиду экономии на материалах и наплевательского отношения к просчету жесткости. При таком размещении несущими элементами корпуса становятся части телефона, не предназначенные для этого. Например, несущим элементом, на который крепится электроника, может являться дисплей. Последнее время подобная компоновка встречается только на совсем бюджетных устройствах, так как уважающие себя китайцы начали уделять внимание расчету конструкции. Хорошо, что подобные устройства благополучно вымирают.

«Старая школа».

Наиболее характерна для устройств Motorola. Особенность такой компоновки заключается в том, что инженеры Motorola многие годы при разработке устройств руководствуются принципом «текстолита не жалко». Выражается это в том, что материнская (основная) плата смартфона занимает почти всю внутреннюю площадь устройства. Из-за этого аккумуляторы в смартфонах от Moto плоские и тонкие при сравнимой емкости, по площади больше АКБ других производителей. Например, АКБ из Moto X 2014 в сравнении с АКБ от Samsung Galaxy S3 (емкость сравнимая).

Любопытная особенность состоит в том, что в таком случае сама плата является частью несущего каркаса, обеспечивая жесткость корпуса. С одной стороны, решение спорное, так как плата – вещь весьма нежная и очень не любит изгибов, с другой стороны, годы использования такой конструкции доказали, что она имеет право на жизнь. А еще, судя по всему, в Moto очень не любят делать отверстия в плате и контактные шлейфы. Иначе чем объяснить тот факт, что даже динамики не подключены шлейфом, а опираются контактами прямо на плату.

Нет. Совсем без шлейфов обойтись не удается, и там, где это уместно, такой вариант подключения используется, однако делить плату на части в Moto вот уже много лет не хотят.

Вообще, устройства от Moto всегда производили впечатление надежных и ладно собранных. Много винтов (не так много, конечно, как в iPhone), много крепежных элементов.

При такой конструкции есть один неявный минус – при деформации корпуса от удара и замене, например, дисплейного модуля восстановить геометрию корпуса оказывается сложно.

В конечном итоге это может стать причиной внутренних напряжений после сборки, которые могут привести к повреждениям даже при слабых нагрузках на собранное устройство.

Модульная конструкция типа «Я люблю шлейфы!».

Характерна для многих производителей и отличается тем, что разные модули устройства соединены гибкими шлейфами, которые могут пронизывать внутренности аппарата в самых неожиданных местах. Подобные конструкции очень любят, например, в Sony, HTC.

И если HTC ограничивается шлейфоманией, то Sony любит загадывать мастерам ребусы в виде не самого простого процесса извлечения материнской платы из корпуса.

Плюсом такой конструкции, как и у «всё на соплях», может являться относительная простота замены отдельных модулей. Однако проблем добавляет не самое логичное расположение этих самых шлейфов. Вернее, расположение, на самом деле, логичное, однако назвать его удобным для разборки вряд ли повернется язык. Например, в аппаратах Sony шлейфы могут находиться как над АКБ, так и одновременно под АКБ. При этом некоторые шлейфы очень хрупкие и имеют сложную геометрию.

Не отстает и LG  с ее любовью пускать шлейфы через весь корпус.

А еще бывают витиевато упрятаны в элементы корпуса, и тогда разборка устройства превращается в квест.

Модульная конструкция по типу «модули, винты и клей».

Наиболее характерным представителем этого типа является корейский производитель Samsung. Корейцы вот уже в нескольких поколениях устройств остаются верны себе, деля внутренние элементы на две части – основная плата и нижняя плата. Кроме этого, при подобной конструкции основной вид соединения модулей – разъемы и минимум проводов. Доступ к плате чаще всего несложный и проходит весьма быстро. Всё было бы замечательно, если бы не один нюанс – клей! Корейцы фанатеют от клея и заливают им дисплейный модуль вместе с навигационными кнопками и кнопкой home, что делает замену этих элементов крайне трудоемкой.

Шлейфы кнопок не заменить без снятия дисплейного модуля.

Судя по всему, корейцы считают, что дисплейный модуль в последних поколениях устройств можно и нужно менять только в сборе с рамой, нижней платой и кучей других элементов. Не самый очевидный выход, но в условиях общества потребления и в век одноразовых вещей наиболее оправданный с точки зрения прибыли и очень неприятный с точки зрения бюджета потребителя.

«Сейф».

Источник iFixit.com

Внутри такой вариант компоновки устройства может быть разным, как с модулями, так и со шлейфами. Объединяет их конструкция корпуса, представляющая из себя ванночку, в которую уложены все элементы, закрытые сверху дисплейным модулем, зачастую приклеенным к внутренним элементам. Для того, чтобы вскрыть такое устройство, придется отклеивать дисплейный модуль, так как по-другому до внутренностей не добраться.

Источник iFixit.com

В случае с одними производителями это не является проблемой, в случае с другими обещает вам увлекательное времяпрепровождение, которое пройдет под лозунгом «лопнет дисплей или нет». При такой конструкции, если производитель не поскупился на клей (привет, Samsung), даже замена батареи становится нетривиальной задачей, которая может привести к серьезным расходам. Популяризатором такой конструкции стала компания Apple, выпустив iPhone 5 с корпусом в виде алюминиевой ванны, прикрытой дисплеем.

Заключение

В разработке любого электронного устройства участвует большое количество людей самых различных профессий, среди которых и те, кто продумывает внутреннюю компоновку, а также принципы размещения элементов готового изделия. Зачастую именно от этих людей зависит, насколько ремонтопригодным окажется итоговый результат. Есть даже те, кто основой своей деятельности сделал оценку ремонтопригодности устройств, заработав на этом авторитет и деньги. Зачастую, читая выводы подобных ресурсов, внутренне не соглашаюсь со многими пунктами, и хочется выставить свой балл, но это так и остается внутренним ощущением и несогласием.

На самом деле, видов компоновки и вариантов размещения элементов существует гораздо больше. Тут я привел лишь основные, наиболее часто встречавшиеся в процессе ремонта устройств различных производителей. Кроме того, описанное выше – лишь мой субъективный опыт. У каждого мастера, занимающегося ремонтом телефонов, есть свой список любимых и нелюбимых производителей с точки зрения простоты разборки/сборки и ремонта. Был ли у вас опыт ремонта электроники, и какие впечатления остались от этого?

П.С. Я намеренно не описываю устройства Apple, так как это блог об Android.

Принцип работы и устройство телефона

Устройство телефона сильно изменилось с момента его изобретения. Сегодня это даже не тот аппарат, который просто передает голос одного человека другому на большие расстояния. В современном мире это сложное техническое средство с искусственным интеллектом, умеющее не только звонить и передавать сообщения, но также воспроизводить видео и аудио, выходить в Интернет, обрабатывать большие объемы информации, одновременно выполнять множество операций и задач. Что мы знаем о том, как телефон устроен и как работает? В рамках этой статьи попробуем разобраться в этом вопросе.

Зарождение и эволюция телефона

Основателем первого аппарата для передачи информации на расстояние принято считать Сэмуэля Морзе, который изобрел телеграф и азбуку Морзе.

Телеграф Морзе

Назвать этот аппарат полноценным телефоном сложно, так как информация передавалась с помощью замыкания контактов и специально разработанного для него кода "морзянки", как ее часто называют сокращенно.

Некоторые историки приписывают изобретение первого телефона Антонио Меуччи, который он назвал телектрофоном. Он разработал чертежи, но по неведомой никому причине не зарегистрировал свое творение. Поэтому патент принадлежит Александру Беллу. Его приспособление было без звонка и внешне не имело ничего общего с современными аппаратами.

Телектрофон Белла

Устройство телефона было громоздким и неудобным для переговоров, вес - около восьми килограммов. Однако это не помешало его популяризации и широкому распространению по всем странам. К началу двадцатого века в мире насчитывалось уже более десяти тысяч станций. С каждым разом в его конструкцию вносили изменения и доработки, так появился отдельно микрофон и динамик в его конструкции.

Глобальное строительство АТС привело к модернизации аппаратов. У них появилась трубка и диск для набора номера абонента. Циферблат содержал цифры и буквы, кроме литеры "З", так как она напоминает тройку. На кнопочных стационарных телефонах такая нумерация сохранилась и по сей день. Это сделано вовсе не для отправки сообщений, так проще запоминать номер. Первые аппараты в советской России принадлежали двум компаниям: "Эрикссон" и "Сименс". Это были телефоны без зарядного устройства, работающие по принципу передачи и приема простых электрических импульсов.

Принцип работы телефона

Беспроводные телефоны появились в нашей стране в 70-х годах двадцатого века. Они передавали радиосигнал на базу, которая, в свою очередь, по линии через коммутаторы связывалась с другим абонентом. Их торговое название "Алтай", они представляли собой прототип мобильной связи. Весила такая установка семь килограммов. Для переноски она не годилась, поэтому ею оснащали автомобили оперативных служб. Прекратила свое существование только в 2011 году.

В России первая сотовая связь появилась в 1991 году, и работала она по стандарту NMT. Первыми поставщиками мобильных телефонов стали "Нокия" и "Моторола". Цены на аппараты были космическими, и могли их себе позволить только очень богатые люди. Стандарт GSM появился в 1993 году и, победив своих конкурентов, прижился во многих странах. Он позволяет реализовать большой функционал, в том числе передавать короткие сообщения. Изначально их предполагали отправлять в качестве сервисных уведомлений, но опция настолько понравилась пользователям, что превратилась в отдельную услугу сотовых операторов.

Со вступлением в эру портативных аппаратов устройство мобильных телефонов становилось все сложнее, размеры и вес - меньше, а возможности - больше. Из трехкилограммовых гигантов они превратились в миниатюрные средства связи, которые легко помещаются даже в руке ребенка. Со временем реальную кнопочную клавиатуру заменила виртуальная на сенсорном экране. На панели появились камеры, сканеры отпечатка пальца и многие другие приспособления.

Как устроены аналоговые телефонные аппараты

Устройство телефона с дисковым и кнопочным набором схоже по наличию составных блоков, но отличается принципом работы. Агрегаты включают в себя следующие модули:

  • Трубка с микрофоном и динамиком.
  • Телефон.
  • Вызывное средство.
  • Узел набора номера.
  • Трансформатор.
  • Рычажный выключатель.
  • Разделяющий конденсатор.
  • Радиочастотный модуль (переносные станции).

Рычажный выключатель отвечает за подключение устройства к абонентской линии. В устройстве беспроводного телефона соединение обусловлено включением питания трубки аппарата.

Микрофон преобразует звуковые волны в электрические сигналы. Приборы подразделяются на электродинамические, конденсаторные, угольные, электромагнитные и пьезоэлектрические. Также их делят на активные и пассивные. Активные образуют из звука электромагнитный импульс, пассивные меняют параметры других узлов, в основном емкость и сопротивление. Для последних необходим дополнительный источник питания.

Телефон переводит электрические импульсы в звук. Протекающий по катушкам электрический ток образует переменное магнитное поле, которое заставляет вибрировать мембрану динамика. Электродинамические и электромагнитные аппараты используют дифференциальную магнитную систему, пьезоэлектрические деформируют элементы мембраны связанных с ней источников звуковых частот.

Вызывной узел может быть индукционным и электронным. Необходим для оповещения абонента о входящем вызове. Первый с помощью протекающего тока в катушках заставляет вибрировать боек и ударять по звонковым чашечкам. Электронный блок обрабатывает информацию о входящем сигнале и перенаправляет его на общий динамик в виде импульсов заданной частоты, который называется рингтоном.

Радиочастотный модуль присутствует только в устройстве беспроводных телефонов. Он предназначен для обмена информацией между телефоном и приемником посредством радиосигналов.

Трансформатор связывает отдельные разговорные узлы между собой. Также устраняет эффект локального эха в трубке и отвечает за согласование с сопротивлением линии.

Разделительный конденсатор необходим для соединения телефона с линией в режиме приема входящего сигнала и ожидания исходящего. Поддерживает высокое сопротивление большому входящему напряжению и низкое - малому.

Номеронабиратель бывает импульсным (дисковым) и электронным (кнопочным). В первом варианте механическое колесо, вращаясь, замыкает контакты и отправляет на АТС сигналы. Их количество соответствует конкретному числу номера абонента. Электронные работают через интегральные микросхемы, которые генерируют искусственно импульсы с помощью твердотельных реле и отправляют их на приемник станции. Современные АТС еще сохраняют такой способ вызова абонента, но чаще используют тональный набор. Современные аппараты также поддерживают еще IP-телефонию. Принцип действия тонального набора заключается в генерации кратковременных сигналов предустановленных частот, каждое значение которой соответствует определенному числу номера. Устройство подключения телефона по протоколу IP предполагает использование сервера провайдера по выделенному интернет-каналу, с которого производится звонок. Мобильные аппараты отправляют радиосигналы заданной частоты на систему коммуникаций вышек сотовых операторов.

Принцип работы аппаратов в проводных сетях

Для того чтобы понимать устройство мобильного телефона в полном объеме, необходимо знать, как работает аналоговая система АТС. Несмотря на то что сотовые телефоны представляют собой сложную цифровую структуру с интегральными схемами, в их работу заложен базовый принцип обычных стационарных аппаратов.

Каждый поставщик услуг присваивает своим клиентам уникальные идентификационные номера, по которым он различает их между собой. В данном случае это называется номером абонента или точки подключения, к которой подходят провода. Когда АТС отправляет сигнал, телефон находится в отключенном состоянии, то есть трубка находится на аппарате, а рычажный переключатель - в разомкнутом положении. При поступлении вызова с линии ток проходит по первичной обмотке, заставляя вибрировать кулачок и бить по чашечкам. В электронных системах это происходит иначе, сигнал подается на внешний динамик, и на выходе мы слышим мелодию или пение птиц, например. После того как абонент поднимет трубку, цепь переговорного модуля и набора номера замыкается, а приемная размыкается с помощью реле.

Звонок другому пользователю происходит в обратном порядке. Человек снимает трубку, чем замыкает одну цепь и разъединяет другую. Вызов происходит в модуле набора номера путем отправки импульсов или сигналов на коммутирующие устройства станции. Она, в свою очередь, распознает числа, комбинируя их в единый номер, перенаправляет на нужную точку.

Передача голоса в аналоговых системах происходит благодаря вибрации мембраны микрофона. В угольных она создает уплотнение, что вызывает возмущение магнитного поля катушки. Такое колебание формирует импульс, который отправляет на другой приемник.

Схематическое исполнение мобильных телефонов

Устройство сотового телефона следует выделить в отдельную категорию, так как по своему исполнению он напоминает DECT-систему, но с рядом отличий. Он также передает на приемник радиосигнал, но предварительно его шифруя. Использует свои частоты и каналы для работы. Но представлять мобильный гаджет как телефон не совсем правильно. Это уже давно многофункциональное устройство.

Если говорить о внешнем исполнении, то следует отметить следующее:

  • Форм-фактор. Это может быть раскладной или раздвижной корпус.
  • Камера.
  • Микрофон.
  • Динамик.
  • Экран.
  • Клавиатура.
  • USB-разъем.
  • Аккумуляторная батарея.
  • Зарядные устройство для мобильных телефонов.
  • Сим-карта.

Многие гаджеты дополнены различными аксессуарами, что расширяет их область применения. Принципиальная схема внутреннего устройства представлена на рисунке ниже.

Схема сотового телефона

Несмотря на это, прибор работает исключительно с аналоговыми радиосигналами, все процессы в нем полностью оцифрованы. Его микросхема включает аналоговые и цифровые блоки.

Аналоговый модуль

Он включает в себя средство приема и передачи сигналов. Обычно располагается отдельно от цифрового узла. По своим рабочим характеристикам напоминает радиотелефон, но работающий по стандарту GSM. Приемник и передатчик работают не синхронно, отправка сигнала происходит с 1/8 задержкой. Это позволяет экономить заряд батареи и интегрировать усилитель со смесителем. Поскольку прибор никогда не работает на прием и передачу одновременно, то собой он представляет некий коммутатор, который переключает антенну с одного режима на другой.

На приеме после прохождения фильтра каналов сигнал усиливается с помощью МШУ и отправлятся на смеситель. Далее он демодулируется и передается на аналого-цифровой преобразователь, который конвертирует его в цифровой сигнал, необходимый для работы центрального процессора.

На передаче логический генератор модулирует цифровые данные в сигнал. Далее через смеситель он поступает на частотный синтезатор, после которого переходит на канальный фильтр и усиленный. Только сигнал достаточной мощности подается на антенну, откуда он уходит в пространство.

Цифровой модуль

Главным элементом и мозгом всей системы является центральный процессор, который обрабатывает всю поступающую информацию. Чипсет микросхемы используется аналогичный компьютерному, но по производительности и мощности он не может с ним соперничать. Кроме ЦПУ в этот блок входит:

  • Аналого-цифровой преобразователь, который конвертирует аналоговые сигналы микрофона в цифровой вид данных.
  • Кодер и декодер речи и каналов.
  • Преобразователь цифрового сигнала в аналоговый.
  • Дешифратор и шифратор.
  • Детектор активности речи. Обеспечивает работу узлов, только когда присутствует речь абонента.
  • Терминальные средства. Образуют интерфейс связи с внешними устройствами, например ПК или устройство зарядки для телефона.
  • Модули беспроводных сетей.
  • Клавиатура.
  • Дисплей.
  • Динамик.
  • Микрофон.
  • Модуль камеры.
  • Съемный накопитель.
  • Сим-карта.

Некоторые компании используют два микрофона. Один необходим для подавления внешних шумов. Также иногда применяются два динамика: один - для телефонных разговоров, другой - для воспроизведения музыки.

Принцип работы мобильных устройств в сотовой сети

Мобильные телефоны работают в сети стандарта GSM на четырех частотах:

  • 850 МГц.
  • 900 МГц.
  • 1800 МГц.
  • 1900 МГц.

Стандарт системы включает в себя три основных компонента:

  1. Подсистему базовых станций (BSS).
  2. Подсистему коммутационных переключений (NSS).
  3. Центр обслуживания и управления (OMC).

Аппарат взаимодействует с базовыми станциями (вышками). После включения он начинает сканирование сетей своего стандарта, которые узнает по транслируемому идентификатору. При ее наличии телефон выбирает ту станцию, чей уровень сигнала выше. Далее проходит аутентификацию. Идентификаторами являются уникальные номера сим-карты IMSI и Ki. Далее центр аутентификации (AuC) отправляет устройству число случайного порядка, которое является ключом для специального алгоритма вычислений. Одновременно система проводит такой расчет у себя. Если результаты базы и аппарата совпадают, то происходит регистрация телефона в сети.

Система GSM

Уникальным идентификатором для аппарата является его IMEI, который хранится в энергонезависимой памяти. Этот номер задается заводом-производителем и является его паспортом. Первые восемь цифр IMEI включают в себя описание устройства, остальные - серийный номер с контрольным числом.

После успешной регистрации телефон готов к обмену сигналами с базовыми станциями. Как уже говорилось ранее, устройство телефонов сотовых операторов похоже на систему аппаратов DECT, но со своими отличиями. Перед выходом в эфир сигнал мобильного шифруется и делится на отрезки по 20 мс. Кодирование производится по алгоритму стандарта EFR с использованием открытого ключа. И антенна активируется детектором активности речи (VAD), то есть когда человек начинает говорить. Прерывистость речи обрабатывает кодек по алгоритму DTX. У принимающей стороны сигнал обрабатывается аналогичным образом, но в обратном порядке.

Зарядные устройства

Зарядные устройства для мобильных телефонов являются важным компонентом, так как благодаря ним аппарат продолжает функционировать. Их прямое назначение - уменьшать напряжение и ток электросети до необходимых значений и подавать его аккумулятору. В основном на выходе напряжение составляет 5 В, сила тока зависит от модели и емкости аккумулятора. От его силы зависит также время заряда батареи.

Зарядные средства делят:

  • На трансформаторные.
  • Импульсные.

Первые не боятся перепадов напряжения и всегда имеют большой запас по току. Принципиальная схема их очень проста. На понижающую катушку подается сетевое напряжение, которая уменьшает его до нужных значений. Ток со второй обмотки переходит на диодный мост, где установлен конденсатор. Он выполняет роль фильтра от скачков напряжения и забирает излишки на себя. Далее резистор понижает ток и передает его аккумулятору.

Схема импульсных ЗУ более сложная и выполнена с применением диодов и транзисторов.

Схема зарядного

Поддержка беспроводных систем передачи данных

В настоящее время существует три способа передачи данных:

  1. Инфракрасный порт.
  2. Bluetooth.
  3. Wi-Fi.

Первый доказал свою неэффективность, поэтому не используется. Последние два реализованы практически на всех аппаратах. Bluetooth имеет малый радиус действия и применяется в основном с целью организации интерфейса связи с портативными устройствами для телефона.

Wi-Fi считается более расширенным форматом и используется для выхода в Интернет. Следует отметить, что существуют специальные программные обеспечения, которые позволяют совершать звонки по каналу Интернет, не используя сотовую связь. Также с помощью данной технологии можно организовывать локальную сеть, к которой могут подключиться сразу несколько устройств и обмениваться данными.

Дополнительные аксессуары

Компании-производители всячески пытаются привлечь клиентов к своей продукции, поэтому постоянно расширяют ассортимент предлагаемой номенклатуры. Сюда входят:

  • Чехлы.
  • Защита стекол.
  • Портативные устройства для телефона, например гарнитура.
  • Съемные накопители.
  • Средства мультимедиа.
  • Умные средства.
  • USB-устройства для телефона, например кабели, переходники или зарядные средства.
Умные устройства

Подобные утилиты значительно расширяют возможности гаджетов и упрощают жизнь своим владельцам.

Сравнительные характеристики современных моделей телефонов

Для того чтобы понять, что собой представляют современные телефоны, необходимо увидеть наглядно их параметры. Но рассматривать одну торговую марку несправедливо. Обзор одного образца не даст полной картины, поэтому для сравнения и анализа были взяты три флагманских смартфона торговых марок Samsung (устройство телефонов этой марки не слишком отличается от других), Apple и Xiaomi. По ценовой категории они выстроились в следующем порядке:

  1. Apple.
  2. Samsung.
  3. Xiaomi.

Судя по цене, в устройстве телефонов "Айфон" использованы передовые технологии, которые обладают самыми высоким параметрами. Однако компания "Самсунг" присутствует на рынке с 1938 года и накопила большой опыт. Вообще, целью сравнения не является выявить победителя и ответить на вопрос, что лучше - устройство телефонов на "Андроиде" или на платформе iOS. Задача заключается в том, чтобы показать, каких высот достигли технологии.

Таблица технических характеристик
Наименование параметров Apple Sumsung Xiaomi
Размеры, мм 77,4×157,5×7,7 76,4×161,9×8,8 74,9×150,9×8,1
Вес, г 208 201 189
Поддержка сетей Телефоны Samsung, Apple и Xiaomi поддерживают сети следующих поколений: 2G, 3G, 4G
Сим-карты 1 ноноразмерная 2 наноразмерные
Размер дисплея по диагонали, дюймы 6,5 6,4 5,99
Разрешение экрана 2688×1242 2960×1440 2160×1080
Плотность точек на дюйм 458 516 403
Технология изготовления OLED Super AMOLED IPS
Количество цветов на экране 16 млн 17 млн 16,7 млн
Система iOS Android
Производитель процессора Apple Samsung Qualcomm
Модель процессора A12 Bionic Exynos 9810 Snapdragon 845
Число ядер 6 В устройстве телефонов Xiaomi и Samsung их 8 в общей конфигурации, по 4 на каждую
Частота, ГГц 2,5 1,9; 2,9 1,8; 2,8
Технология, нм 7 10
Оперативная память, ГБ 4 6
Внутренняя память, ГБ 256 128
Встроенные датчики
  • Датчик освещения;
  • датчик приближения;
  • компас;
  • барометр
  • акселерометр;
  • гироскоп
  • Датчик освещения;
  • датчик приближения;
  • компас;
  • барометр;
  • акселерометр;
  • гироскоп;
  • датчик Холла;
  • датчик сердечного ритма
  • Датчик освещения;
  • датчик приближения;
  • компас;
  • барометр;
  • акселерометр;
  • гироскоп;
  • датчик Холла
Разрешение тыловой камеры, Мп

Основная: 12 Мп

Вспомогательная: 12 Мп

Светочувствительность диафрагмы

Основная: ƒ/2.4

Вспомогательная: ƒ/1.8

Основная: ƒ/2.4

Вспомогательная: ƒ/1.5

Основная: ƒ/2.4

Вспомогательная: ƒ/1.8

Разрешение фронтальной камеры, Мп 7 8 5
Светочувствительность диафрагмы ƒ/2.2 ƒ/1.7 ƒ/1.7
Поддержка технологии беспроводных коммуникаций Bluetooth, Wi-Fi
Спутниковое позиционирование GPS, GLONASS, A-GPS
Емкость аккумулятора, мАч 3174 4000 3400
Защитные системы
  • Сканер отпечатков пальцев;
  • сканер радужной оболочки глаза;
  • сканер лица
В телефоне "Самсунг" предусмотрен только сканер лица У "Сяоми" сканер отпечатка пальца

Как видно из таблицы, технические характеристики и устройство телефонов "Самсунг", "Сяоми" и Apple практически одинаковые. Это говорит лишь о здоровой конкуренции и стремлении сделать свой продукт лучше для пользователей. Все производители внедряют новейшие технологии, которые не стоят на месте и стремительно развиваются.

Заключение

С момента появления первого телефона прошло не так много времени. За этот период они превратились из обычного набора деталей в умные устройства. Они совмещают в себе множество функций, которые раньше возлагались на другие приборы. И такое развитие будет продолжаться дальше.

Из чего состоит ваш смартфон

По нашей статистике, каждый третий посетитель нашего сервисного центра не знает даже основных комплектующих из которых состоит его мобильный телефон. Это приводит к тому, что совершенно неподкованные в данном вопросе люди, становятся жертвами откровенных мошенников или просто нечестных мастеров.

Поэтому знакомство с нашими будущими читателями мы решили начать с разбора основных проблем с которыми сталкиваются владельцы смартфонов, и запасных частей, которые придется заменить для решения проблемы.

Итак, начнем по порядку, с составных частей мобильного телефона:

Дисплейный модуль (дисплей,экран, монитор)

  • Матрица -непосредственно выводит изображение

  • Сенсор - реагирует на касание пальца

  • Стекло - защищает матрицу, создает эстетичный вид, улучшает скольжение пальца

В зависимости от производителя дисплеи имеют разную конструкцию:

Apple*, Samsung, LG - сенсор находится непосредственно на матрице, матрица соединяется со стеклом с помощью специального клея, геля или OCA-пленки.

Если на таком дисплее перестал работать сенсор, то необходимо заменить полностью дисплейный модуль.

Если разбито только стекло, т.е. дисплей показывает без искажений, пятен и т.д., а сенсор реагирует на касание пальца, то возможно заменить только верхнее стекло.

Sony, Xiaomi, Meizu, Huawei - сенсорная пленка находится на стекле, поэтому любая проблема с дисплеем данного типа, за исключением полной или частичной потери изображения, решается заменой сенсорного стекла.

*только оригинальные дисплеи Apple, китайские копии относятся ко второму типу

Материнская плата

Основной компонент любого смартфона, обеспечивает координацию между компонентами и периферийным оборудованием.

Большинство проблем, ведущих к ремонту или замене материнской платы смартфона, связаны с тремя основными причинами: попадание воды, удар и падение, сбой в сети или блоке питания при зарядке. Разберем каждую подробнее.

особенности строения и специфика использования — Ferra.ru

Что касается энергопотребления, то основные ресурсы обычно уходят не на саму работу фотосенсора, а на постпроцессинг снимка встроенными средствами, то есть преобразование в какой-либо формат и сохранение в память. Вспышка в камерофонах представлена чаще всего простеньким светодиодом с буквально мизерным ведущим числом по сравнению с современными фотоаппаратами класса «мыльница». Ахиллесовой пятой всех бюджетных и мейнстрим-телефонов с камерой является отсутствие функции автофокусировки, что в конечном итоге более всего сказывается на качестве снимков. Ну а рекламные саги про мегапиксели в контексте «более 2 Mpix» вообще неуместны в мобильной сфере.

Ferra.ru: Как считают профи, использование CCD-сенсоров и трансфокаторов обосновано с технической точки зрения или же это всего лишь очередной маркетинговый ход?

О.К.: В первую очередь следует помнить про «прожорливость» CCD-сенсора. Даже с CMOS далеко не все камерофоны характеризуются достаточным временем работы от одного заряда аккумулятора в режиме постоянной съёмки, а если к этому добавить широкие коммуникационные возможности (Wi-Fi, Bluetooth), то навряд ли даже BP-6L на 1500 мА*ч справится с такой трудоёмкой задачей. Вариообъектив сегодня – вопрос спорный. Если посмотреть на размеры аппаратов с такой функцией, то, пожалуй, у всякого возникнет желание купить телефон и камкодер в виде двух отдельных гаджетов. Резюме: сегодня технологии ещё не достигли такого уровня, когда CCD и оптический зум были бы уместны в мобильных телефонах.

Ferra.ru: Надёжно ли защищают фотомодуль от повреждения различные шторки и заглушки?

О.К.: Механическая защита объектива вполне достаточна для предотвращения физических повреждений. В моей ремонтной практике случаи выхода из строя фотомодуля единичны.

Остаётся лишь упомянуть процесс «кормления» наших мобильных питомцев. Зарядка мобильного телефона управляется процессором на основании замеров напряжения и температуры аккумуляторной батареи. Обычно управление осуществляется через ключ зарядки, который выполнен на полевом транзисторе или сборке. Использование неисправных зарядных устройств – наиболее частая причина выхода из строя как цепи зарядки, так и телефона в целом.

О.К.: Часто встречающаяся неисправность – поставили разрядившийся телефон на зарядку на ночь, а утром он не включился. Как показывает практика, около 70% подобного рода ситуаций происходит из-за слишком севшего аккумулятора, как бы это странно ни звучало. Дело в том, что при напряжении на аккумуляторе менее 3,2 В (для Siemens, например) не запустится зарядка телефона. Решение простое – подзарядить отдельно батарею от источника питания. Но не советую делать это самому, если вы не уверены в своих познаниях в электронике, так как при этом можно загубить не только аккумулятор и телефон, но и нанести вред своему здоровью. Тем более что такая процедура в СЦ и мастерских стоит недорого (а иногда выполняется совершенно бесплатно). Ну а лучше всего вовремя ставить телефон на зарядку.

Вердикт Ferra.ru

Народная мудрость «Восток – штука тонкая» полностью применима и к мобильным телефонам, причём география обозначена довольно точно. За чередой повседневных звонков, бесконечных SMS и попутного мобильного сёрфинга порой без внимания остаётся что-то очень важное – к примеру, внутренняя сторона дела. А иногда очень важно бывает знать ответ на вопрос «Как же это всё работает?!», чтобы решить кроссворд, блеснуть перед коллегами глубокими познаниями, утолить интерес крохи-сына и т.д. Важно знать, что почти все телефоны похожи друг на друга так, как похожи между собой автомобили с четырьмя колёсами, тогда как внутренняя или внешняя отделка вместе с выбором двигателя и формы кузова всецело лежит на плечах производителя. Это говорит о том, что миру не грозит тотальная унификация средств связи – и уже завтра мы можем стать свидетелями появления на свет серийных образцов того, что ещё сегодня зовётся концептом. И даже в такой торжественный момент Ferra.ru всегда готова дать ответ на насущный вопрос: «Как же, чёрт возьми, это всё работает?!» Причём на вышеизложенном мы не остановимся, ожидайте в ближайшее время продолжение темы препарирования «начинки» мобильников. Оставайтесь с нами!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *